(57)【要約】【課題】化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層をＣＢＤ法で形成する際に、同一操作を複数回繰り返すことなく所定厚さのＩｎＳ層を形成できるＣＢＤ浴を提供する。【解決手段】化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層を形成する際に、前記ＩｎＳ層を形成する化学的溶液成長法に用いられる化合物太陽電池用のＣＢＤ浴であって、該ＣＢＤ浴には、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム及び／又は硫酸インジウムと、Ｓ供給源としてのチオアセトアミドとが含有され、且つ酒石酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸及びマロン酸から成る群から選ばれた一種又は二種以上のキレート剤、及びカチオン性又は非イオン性の界面活性剤が含有されていることを特徴とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層を形成する際に、前記ＩｎＳ層を形成する化学的溶液成長法に用いられる化合物太陽電池用のＣＢＤ浴であって、
該ＣＢＤ浴には、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム及び／又は硫酸インジウムと、Ｓ供給源としてのチオアセトアミドとが含有され、
且つ酒石酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸及びマロン酸から成る群から選ばれた一種又は二種以上のキレート剤、及びカチオン性又は非イオン性の界面活性剤が含有されていることを特徴とする化合物太陽電池用のＣＢＤ浴。
【請求項２】
ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に、バッファー層としてのＩｎＳ層を形成された化合物太陽電池を製造する際に、
該ｐ型半導体層としてのＣｕＩｎＳ２層をガラス板等の透明部材の一面側に形成した後、
前記ｐ型半導体層を形成した透明部材を、請求項１記載の太陽電池用ＣＢＤ浴に浸漬し、前記ＣｕＩｎＳ２層の表面上にバッファー層としての所定厚さのＩｎＳ層を形成し、
次いで、前記バッファー層としてのＩｎＳ層上にｎ型半導体層を形成する化合物太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化合物太陽電池用のＣＢＤ浴及び化合物太陽電池の製造方法に関し、更に詳細には化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層を形成する際に、前記ＩｎＳ層を形成する化学的溶液成長法に用いられる化合物太陽電池用のＣＢＤ浴、及びこのＣＢＤ浴を用いた化合物太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化合物太陽電池としては、例えば下記特許文献１及び特許文献２に提案されているｐｎ接合の光吸収層を具備する化合物太陽電池が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４８４８９号公報
（［０００８］〜［００１４］、図２）
【特許文献２】
特開２００１−１４８４９０号公報
（特許請求の範囲、図１）
【０００４】
かかる化合物太陽電池は、図１に示す様に、基板としてのガラス基板１０上に電極膜としてモリブデン層１２が形成されている。このモリブデン層１２上には、ＣｕＩｎＳ２から成るｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１６とが順次積層されており、ｎ型半導体層１６上に透明電極１８が形成されている。更に、透明電極１８上には櫛形電極２０が形成されている。
通常、ｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１６との間に、両半導体層よりも薄いバッファー層２２が形成されている。
かかるバッファー層２２としては、ＣｄＳから成るＣｄＳ層が用いられており、このＣｄＳ層は化学的溶液成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂａｔｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＢＤ法と称することがある）によって形成されている。このＣＢＤ法は、ｐ型半導体層を形成した基板をＣＢＤ浴に浸漬して、ｐ型半導体層の表面に所定厚さのＣｄＳ層を形成する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す化合物太陽電池によれば、化合物太陽電池を容易に製造でき、化合物太陽電池の製造コストの低減を図ることができる。このため、化合物太陽電池の普及を期待できる。
しかし、バッファー層２２としてのＣｄＳ層を形成するＣｄは、人体等に有害であり、環境衛生の観点からは、バッファー層２２としてのＣｄＳ層は好ましくない。
一方、環境衛生の観点からは無害であって、化合物太陽電池の特性を損ねることのないバッファー層２２として、ＩｎＳ層について検討されている。
しかしながら、かかるＩｎＳ層をＣＢＤ法によって形成する際に、ｐ型半導体層を形成した基板をＣＢＤ浴に浸漬して、ｐ型半導体層の表面に所定厚さのＩｎＳ層を形成するには、ｐ型半導体層を形成した基板をＣＢＤ浴に浸漬する操作を複数回繰り返すことを必要とする。このため、最終的に得られた化合物太陽電池の製造コストが高額となる。
そこで、本発明の課題は、化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層をＣＢＤ法で形成する際に、同一操作を複数回繰り返すことなく所定厚さのＩｎＳ層を形成できるＣＢＤ浴、及びこのＣＢＤ浴を用いた化合物太陽電池の製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討した結果、Ｉｎ供給源及びＳ供給源とを含有するＣＢＤ浴に、キレート剤と界面活性剤とを添加したところ、ｐ型半導体層を形成した基板をＣＢＤ浴に一回浸漬しただけで、ｐ型半導体層の表面に所定厚さのＩｎＳ層が形成されていることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、化合物太陽電池を構成するｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にバッファー層としてのＩｎＳ層を形成する際に、前記ＩｎＳ層を形成する化学的溶液成長法に用いられる太陽電池用のＣＢＤ浴であって、該ＣＢＤ浴には、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム又は硫酸インジウムと、Ｓ供給源としてのチオアセトアミドとが含有され、且つ酒石酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸及びマロン酸から成る群から選ばれた一種又は二種以上のキレート剤、及びカチオン性又は非イオン性の界面活性剤が含有されていることを特徴とする化合物太陽電池用のＣＢＤ浴にある。
【０００７】
また、本発明は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に、バッファー層としてのＩｎＳ層を形成された化合物太陽電池を製造する際に、該ｐ型半導体層としてのＣｕＩｎＳ２層をガラス板等の透明部材の一面側に形成した後、前記ｐ型半導体層を形成した透明部材を、前述した化合物太陽電池用のＣＢＤ浴に浸漬し、前記ＣｕＩｎＳ２層の表面上にバッファー層としての所定厚さのＩｎＳ層を形成し、次いで、前記バッファー層としてのＩｎＳ層上にｎ型半導体層を形成する化合物太陽電池の製造方法でもある。
【０００８】
本発明に係る化合物太陽電池用のＣＢＤ浴では、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム又は硫酸インジウムから供給されるコロイド状のＩｎはマイナスに帯電して、ｐ型半導体層を形成した透明部材もマイナスに帯電しているものを推察される。このため、マイナスに帯電したコロイド状のＩｎは、マイナスに帯電した透明基板に形成したｐ型半導体層の表面に付着し難い。
この点、本発明のＣＢＤ浴では、キレート剤及び界面活性剤の添加によって、コロイド状のＩｎをｐ型半導体層に付着し易くする結果、ｐ型半導体層を形成した透明部材を本発明のＣＢＤ浴に一回浸漬しただけで、ｐ型半導体層の表面に所定厚さのＩｎＳ層を形成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る化合物太陽電池用のＣＢＤ浴では、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム及び／又は硫酸インジウムと、Ｓ供給源としてのチオアセトアミドとが含有されている。
更に、このＣＢＤ浴には、酒石酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸及びマロン酸から成る群から選ばれた一種又は二種以上のキレート剤及びカチオン性又は非イオン性の界面活性剤が含有されている。かかるキレート剤及び界面活性剤によって、Ｉｎ供給源から供給されたコロイド状のＩｎの電荷を調整し、後述する様に、透明基板に形成されたｐ型半導体層の表面に付着し易くしている。
【００１０】
かかるＣＢＤ浴を用いて、図１に示すｐ型半導体層１４とｎ型半導体層１６との間に、バッファー層２２としてのＩｎＳ層が形成された化合物太陽電池を製造する際には、ガラス板等の透明部材１０の一面側にｐ型半導体層１４としてのＣｕＩｎＳ２層を形成する。
透明部材１０の一面側にｐ型半導体層１４としてのＣｕＩｎＳ２層を形成する際には、先ず、ガラス板等の透明部材１０の一面側に、モリブデン層１２から成る電極膜を蒸着又はスパッタリングで形成した後、透明部材１０をヒータで加熱しつつインジウム層を蒸着によって形成する。更に、このインジウム層に銅層を蒸着によって形成する。
次いで、インジウム層と銅層とから成る金属膜を、硫化水素雰囲気中で加熱処理する硫化処理を施してｐ型半導体層１４としてのＣｕＩｎＳ２層を形成する。ＣｕＩｎＳ２層の厚さは、２〜１０μである。
この様にして得られたｐ型半導体層１４の表面を、ＫＣＮ溶液によって洗浄し、ｐ型半導体層１４に生成された硫化物（ＣｕｘＳＹ）等の不純物を取り除きｐ型半導体層１４の特性を適正化して安定した特性とするＫＣＮ処理を施す。
【００１１】
ｐ型半導体層１４としてのＣｕＩｎＳ２層が一面側に形成された透明部材１０は、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム及び／又は硫酸インジウムと、Ｓ供給源としてのチオアセトアミドとが含有され、更に酒石酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸及びマロン酸から成る群から選ばれた一種又は二種以上のキレート剤及びカチオン性又は非イオン性の界面活性剤が含有されているＣＢＤ浴に浸漬し、ＣｕＩｎＳ２層の表面にバッファー層２２としてのＩｎＳ層する。このＩｎＳ層の厚さは、１０〜１０００ｎｍである。
かかるＣＢＤ浴を用いてＩｎＳ層を形成する際に、ＣＢＤ浴を室温〜７０℃に加温しつつ、ＣｕＩｎＳ２層が一面側に形成された透明部材１０をＣＢＤ浴に１０〜２０分間浸漬することによって、所定厚さのＩｎＳ層をＣｕＩｎＳ２層の表面側に形成できる。
【００１２】
バッファー層２２としてのＩｎＳ層上には、スパッタリングによってＺｎＳから成る厚さ１〜２μｍのｎ型半導体層１６及びＡｌがドープされたＺｎＯから成る厚さ約１μｍの透明電極１８を形成し、更に、この透明電極１８上に櫛形電極２０を形成する。
この様にして形成した、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に、バッファー層としてのＩｎＳ層が形成された化合物太陽電池は、ＣｄＳ層をバッファー層２２とする従来の化合物太陽電池の如く、環境安全面で問題のあるＣｄを用いておらず、環境衛生面の観点から優れている。
また、このＩｎＳ層がバッファー層として形成された化合物太陽電池は、ＣｄＳ層をバッファー層２２とする従来の化合物太陽電池と、略同程度の時間で形成でき、且つ略同一の変換効率を呈することができる。
【００１３】
【実施例】
実施例１
ＣＢＤ浴として、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム１．０ｇ／リットル、Ｓ供給源としてのチオアセトアミド１０．０ｇ／リットル、キレート剤としての酒石酸１０．０ｇ／リットル及び界面活性剤としてのノニオン性界面活性剤［サーフィノール４８５（商品名）、エアープロダクツ社製］５ｍｌ／リットルを添加したＣＢＤ浴を調整した。
次いで、このＣＢＤ浴を７０℃に昇温した状態で、ガラス板をＣＢＤ浴中に１３分間浸漬した。
所定時間浸漬してからＣＢＤ浴から引き出したガラス板の表面に形成したＩｎＳ層の一部をカッターで削り落として、表面形状測定器によってＩｎＳ層の厚さを測定した。形成したＩｎＳ層の厚さは、約１０４ｎｍであった。
【００１４】
比較例１
ＣＢＤ浴として、Ｉｎ供給源としての塩化インジウム１．４７ｇ／リットル及びＳ供給源としてのチオアセトアミド１１．３ｇ／リットルのみを含むＣＢＤ浴を用いた。
次いで、このＣＢＤ浴を７０℃に昇温した状態で、ガラス板をＣＢＤ浴中に浸漬する時間を１回当り７分とし、同様な浸漬操作を６回繰り返した。
かかる浸漬操作を所定回数繰り返した後、ＣＢＤ浴から引き出したガラス板の表面に形成したＩｎＳ層の厚さを、実施例１と同様にして測定したところ、約９０ｎｍであった。
【００１５】
実施例２
ガラス板の一面側に、モリブデンから成る厚さ１μｍの電極膜をスパッタリングで形成した後、ガラス板をヒータで加熱しつつ厚さ２０００ｎｍのインジウム層と厚さ２６００ｎｍの銅層とを蒸着によって形成する。
更に、このインジウム層と銅層とから成る金属膜に硫化処理を施してＣｕＩｎＳ２から成る厚さ約８μｍのｐ型半導体層を形成する。このＣｕ／Ｉｎ原子濃度非は３．０である。
形成したｐ型半導体層にＫＣＮ処理を施した後、化学エッチングを施して厚さ約４μｍのｐ型半導体層とした。
次いで、ガラスの一面側に形成したｐ型半導体層の表面に、実施例１と同様にしてバッファー層としてのＩｎＳ層を形成した。
その後、このＩｎＳ層上に、スパッタリングによってＺｎＳから成る厚さ１〜２μｍのｎ型半導体層及びＡｌがドープされたＺｎＯから成る厚さ約１μｍの透明電極を形成し、更に、この透明電極１８上に櫛形電極２０を形成し、化合物太陽電池を得た。
この化合物太陽電池の変換効率は、１．２８％であった。
【００１６】
比較例２
実施例２において、ガラスの一面側に形成したｐ型半導体層の表面に、比較例１と同様にしてバッファー層としてのＩｎＳ層を形成した他は、実施例２と同様にして化合物太陽電池を得た。
この化合物太陽電池の変換効率は、１．２９％であった。
【００１７】
比較例３
実施例２において、ガラスの一面側に形成したｐ型半導体層の表面に、バッファー層としてのＣｄＳ層を形成した他は、実施例２と同様にして化合物太陽電池を得た。この化合物太陽電池の変換効率は、１．１２％であった。
ここで、ＣｄＳ層は、ＣＢＤ浴として、ＣｄＩ２［０．００１５Ｍ］、ＳＣ（ＮＨ２）２［０．１５Ｍ］、ＮＨ４Ｉ［０．０１Ｍ］及びＮＨ４０Ｈ［１Ｍ］から成るＣＢＤ浴を用い、ｐ型半導体層を一面側に形成したガラス板を、８０℃に昇温したＣＢＤ浴に浸漬して、厚さ約１２０ｎｍのＣｄＳ層を形成した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係るＣＢＤ浴によれば、化合物太陽電池を構成するＩｎＳから成る所定厚さのバッファー層を一回の浸漬操作で形成できるため、化合物太陽電池の製造工程を簡略化でき、化合物太陽電池の製造コストの低減を図ることができる。その結果、化合物太陽電池の普及を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】化合物太陽電池の概略を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０  ガラス板
１２  モリブデン層
１４  ｐ型半導体層
１６  ｎ型半導体層
１８  透明電極
２０  櫛型電極
２２  バッファー層
【図１】
2005019839.tif 000002